УДК 617.731:612.017.4-085:612.085.1

http://doi.org/10.31288/oftalmolzh202116269

Дослідження протекторних властивостей гідрогелю метилкремнієвої кислоти щодо нейротоксичності, індукованої Cr (VI) в зоровому нерві щурів

О. В. Кузенко 1, аспірантка; Ю. А. Дьомін 1, д-р мед. наук, проф.; Кузенко Є.В. 2, д-р мед. наук, доцент

1 Харківська медична академія післядипломної освіти; Харків (Україна)

2 Сумський державний університет, медичний інститут; Суми (Україна)

E-mail: logvinenok26@gmail.com

КАК ЦИТИРОВАТЬ: Кузенко О. В. Дослідження протекторних властивостей гідрогелю метилкремнієвої кислоти щодо нейротоксичності, індукованої Cr (VI)  в  зоровомунервіщурів / О. В. Кузенко, Ю. А. Дьомін, Є. В. Кузенко // Офтальмол. журн. — 2021. — № 1. — С. 62-69.  http://doi.org/10.31288/oftalmolzh202116269

Актуальність. Токсична оптична нейропатія найчастіше виникає при впливі екзогенних факторів. При прогресуванні процесу розвивається гостра або хронічна прогресуюча загибель гангліозних клітин сітківки та їх аксонів, що призводить до часткової або повної атрофії зорових нервів з різним ступенем втрати зорових функцій. В умовах існуючої екологічної кризи в усьому світі, пов'язаної з техногенним забрудненням навколишнього середовища Cr(VI), актуальним є вивчення впливу Cr(VI) на зоровий нерв і пошук патогенетично обґрунтованих коректорів.

Мета. Вивчити викликані Cr(VI) морфологічні зміни в зоровому нерві щурів та оцінити ефективність використання гідрогелю метилкремнієвої кислоти для корекції отриманих зрушень в експерименті.

Матеріали і методи. Експериментальне дослідження проведено на 72 безпородних білих статевозрілих щурах-самцях, які були розділені на три групи: I – контрольна група інтактних щурів (n = 24), II група – щури (n = 24), які отримували питну воду, збагачену Cr(VI) (K2Cr2O7) – 0,02 моль/л і III група – тварини (n=24), які вживали воду, насичену K2Cr2O7 і в якості коректора гідрогель метилкремнієву кислоту (Ентеросгель) в дозі 0,8 мг/кг на добу. Контрольні щури отримували звичайну воду. Тварин декапітували під ефірним наркозом і проводили у них забір інтракраніальної частини зорового нерва на 20, 40 і 60 добу експерименту з подальшим аналізом морфологічних змін за допомогою гістоморфометричних та електронно – мікроскопічних методів. 

Результати. За даними морфометричного аналізу, через 2 місяці після прийому Сr(VI) в інтракраніальному відділі зорового нерва щурів виникала деформація і фрагментація нервових волокон, набряк сполучнотканинних септ з розвитком дифузного клітинного гліозу. Накопичення Сr(VI) та дисбаланс електролітів в зоровому нерві були виявлені за даними скануючої електронної мікроскопії. Застосування Ентеросгелю повністю нівелювало токсичний вплив Сr(VI) на зоровий нерв щурів на 20 і 40 добу експериментального моделювання, залишаючи лише мінімальні наслідки дисциркуляторних змін на 60 добу.

Ключові слова: шестивалентний хром, експеримент, токсичність, зоровий нерв, ентеросгель, скануюча електронна мікроскопія

Література

1.Tong S. Concentration, Spatial Distribution, Contamination Degree and Human Health Risk Assessment of Heavy Metals in Urban Soils across China between 2003 and 2019-A Systematic Review / H. Li, L. Wang, M. Tudi [et al.] // Int J Environ Res Public Health. – 2020. – Vol.17(9) - P. 3099. 

2.Tytła M. Assessment of Heavy Metal Pollution and Potential Ecological Risk in Sewage Sludge from Municipal Wastewater Treatment Plant Located in the Most Industrialized Region in Poland-Case Study / M. Tytła // Int J Environ Res Public Health. – 2019. - Vol. 16(13). – P. 24-30.

3.Стеценко Д. О. Важкі метали у ´грунтах радіоактивно забруднених лісових екосистем / Д. О. Стеценко // Пошукова та екологічна геохімія. – 2009. - № 9. - P. 42-47. 

4.Білецька Е. М. Еколого-гігієнічна детермінованість погіршення здоров'я населення промислового / Е. М. Білецька // Еnvironment & health. – 2016. -№ 4. – С. 15-18.

5.Rahman Z.The relative impact of toxic heavy metals (THMs) (arsenic (As), cadmium (Cd), chromium (Cr(VI)), mercury (Hg), and lead (Pb)) on the total environment: an overview / Z. Rahman, V.P. Singh // Environ Monit Assess. – 2019. – Vol. 191(7). – P. 419. 

6.Васюта В. А. Медико-соціальне обґрунтування системи медичної допомоги хворим з атрофією зорових нервів: автореф. дис. доктора мед. наук: 14.02.03 / В. А. Васюта. ¬ Киев, 2015. – 361 с.

7.Vennam S. Heavy metal toxicity and the aetiology of glaucoma / S. Vennam, S. Georgoulas, A. Khawaja [et al.] // Eye (Lond). – 2020. – Vol. 34(1). – P. 129-137. 

8.Shuai-Chun Lin. Association Between Body Levels of Trace Metals and Glaucoma Prevalence / Shuai-Chun Lin, Kuldev Singh, Shan C. Lin. // JAMA Ophthalmol. – 2015. – Vol. 133(10). – P. 1144-1150. 

9.Jung S.J. Association between Three Heavy Metals and Dry Eye Disease in Korean Adults: Results of the Korean National Health and Nutrition Examination Survey / S.J. Jung, S.H. Lee // Korean J Ophthalmol. – 2019. –Vol. 33(1). – P. 26-35. 

10.Wills N. K. Human retinal cadmium accumulation as a factor in the etiology of age-related macular degeneration / N K Wills, N Kalariya, V M Sadagopa Ramanujam [et al.] // Experimental eye research. – 2009. – Vol. 89. – P. 79-87. 

11.Apel W. Cobalt-chromium toxic retinopathy case study / W. Apel, D. Stark, A. Stark [et al.] // J. Doc Ophthalmol. – 2013. – Vol. 126(1). – P. 69-78. 

12.Ng S.K. Hip-implant related chorio-retinal cobalt toxicity / S.K. Ng, A. Ebneter, J.S. Gilhotra // Indian J Ophthalmol. – 2013. – Vol. 61. – P. 35-37.

13.Garcia M. D. Cobalt toxic optic neuropathy and retinopathy: Case report and review of the literature / M.D. Garcia, M. Hur, J.J. Chen [et al.] // Am J Ophthalmol Case Rep. - 2020. – Vol. (17). – P. 100606 

14.Vashkulat N.P: Establish levels of heavy metals in soils in Ukraine / N.P: Vashkulat // Environ Health. – 2002. – Vol. 2. – P. 44–46.

15.Електронний ресурс: https://compendium.com.ua/info/45247/enterosgel_/?gclid=Cj0KCQiAhs79BRD0...

16.Рыболовлев Ю.Р., Рыболовлев Р.С. Дозирование веществ для млекопитающих по константам биологической активности // Доклады Академии Наук СССР. – 1979. - T. 247, № 6. - C. 1513–1516.

17.Salama A. Intranasal Chromium Induces Acute Brain and Lung Injuries in Rats: Assessment of Different Potential Hazardous Effects of Environmental and Occupational Exposure to Chromium and Introduction of a Novel Pharmacological and Toxicological Animal Model / A. Salama, R. Hegazy, A. Hassan // PLoS One. – 2016. – Vol. 11(12). – P. 1-20. 

18.Duckett S. Abnormal deposits of chromium in the pathological human brain / S. Duckett // J Neurol Neurosurg Psychiatry. – 1986. –Vol. 49(3). – P. 296-301. 

19.Xiao F. Hexavalent chromium targets mitochondrial respiratory chain complex I to induce reactive oxygen species-dependent caspase-3 activation in L-02 hepatocytes / F. Xiao, Y. Li, L. Dai [et al.] // Int J Mol Med. – 2012. – Vol. 30(3). – P. - 629-635. 

20.Величковский Б.Т. Свободнорадикальное окисление как звено срочной и долговременной адаптации организма к факторам окружающей среды / Б.Т. Величковский // Вестник РАМН. – 2001. - 6. – P. 45-52.

21.Kurutas E.B. The importance of antioxidants which play the role in cellular response against oxidative/nitrosative stress: current state / E.B. Kurutas // Nutr J. – 2016. – Vol. 15(1). – P. 71. 

22.Mary Momo C. M., Oxidative Effects of Potassium Dichromate on Biochemical, Hematological Characteristics, and Hormonal Levels in Rabbit Doe (Oryctolagus cuniculus) / C.M. Mary Momo, N. Ferdinand, N.K. Omer Bebe [et al.] // Veterinary sciences. – 2019. - 6(1). – P. 30. 

23.Bucio L. Uptake, cellular distribution and DNA damage produced by mercuric chloride in a human fetal hepatic cell line / L. Bucio, C. García, V. Souza // Mutat Res. – 1999. – Vol. 423(1-2). – P. 65-72. 

24.Castellino N. Intracellular distribution of lead in the liver and kidney of the rat / N. Castellino, S. Aloj // British journal of industrial medicine. – 1969. – Vol. 26(2). –P. 139–143. 

25.Hertz L. Lactate transport and transporters: general principles and functional roles in brain cells / L. Hertz, G.A. Dienel // J Neurosci Res. – 2005. - 79(1-2). – P. 11-18. 

26.Maiuolo J. Myelin Disturbances Produced by Sub-Toxic Concentration of Heavy Metals: The Role of Oligodendrocyte Dysfunction / J. Maiuolo, R. Macrì, I. Bava [et al.] // Int J Mol Sci. – 2019. – Vol. 20(18). – P. 45-54. 

27.Kotyzová D. Effect of chromium (VI) exposure on antioxidant defense status and trace element homeostasis in acute experiment in rat / D. Kotyzová, A. Hodková, M. Bludovská [et al.] // Toxicol Ind Health. – 2015. – Vol. 31(11). – P. 1044-1050. 

28.Junaid M. Toxicity and oxidative stress induced by chromium in workers exposed from different occupational settings around the globe: A review / M. Junaid, M. Z.Hashmi, R.N. Malik [et al.] // Environ Sci Pollut Res Int. – 2016. – Vol. 23(20). – P. 20151-20167. 

29.Chin-Chan M. Environmental pollutants as risk factors for neurodegenerative disorders: Alzheimer and Parkinson diseases / M. Chin-Chan, J. Navarro-Yepes, B. Quintanilla-Vega // Front Cell Neurosci. – 2015. – Vol. 9. – P. 124. 

30.Ніколаєв В.Г. Застосування препарату Ентеросгель для профілактики оксидативного стресу при гострій крововтраті / В.Г. Ніколаєв, І.М. Кліщ, І.В.Жулкевич // Вісник наукових досліджень. – 2009. - № 8. – P. 72-74.

31.Patlolla A.K. Oxidative stress, DNA damage, and antioxidant enzyme activity induced by hexavalent chromium in Sprague-Dawley rats / A.K. Patlolla, C. Barnes, C. Yedjou [et al.] // Environ Toxicol. – 2009. – Vol. 24(1). – P. 66-73.

32.Fang Z. Genotoxicity of tri- and hexavalent chromium compounds in vivo and their modes of action on DNA damage in vitro / Z. Fang, M. Zhao, H. Zhen [et al.] // PLoS One. – 2014. – Vol. 9(8). – P. 103194. doi:10.1371/journal.pone.0103194

33.Howell C. A. Investigation of the adsorption capacity of the enterosorbent Enterosgel for a range of bacterial toxins, bile acids and pharmaceutical drugs / C.A. Howell, S.V. Mikhalovsky, E.N. Markaryan [et al.] // Sci Rep. – 2019. – Vol. 9(1). – P. 5629. 

34.Sun H. Oral Chromium Exposure and Toxicity / H. Sun, J. Brocato, M. Costa // Curr Environ Health Rep. – 2015. – Vol. 2(3). – P. 295-303. 

Автори засвідчують про відсутність конфлікту інтересів, які б могли вплинути на їх думку стосовно предмету чи матеріалів, описаних та обговорених в даному рукопису. 

Поступила 20.08.2020